有關二氧化碳的系列對比實驗

金怡

摘要：圍繞二氧化碳的產生、性質以及與其它物質的相互轉化設計了三組對比實驗，用于初中化學的復習課教學。

關鍵詞：二氧化碳；對比實驗；創新實驗

文章編號：1008-0546（2016）01-0000-00 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.000

二氧化碳可謂是初中化學的“明星”物質，在《義務教育教科書·化學·九年級上冊》（人教版）和《義務教育教科書·化學·九年級下冊》（人教版）中，許多課題都有與它相關的實驗。但是在復習課的教學中，需要以二氧化碳為線索，把散落在各個單元的知識點融會貫通時，簡單地重復教材中的實驗，往往會因課堂教學時空的局限，難以系統再現。于是，我設計了以下有關二氧化碳的系列對比實驗，主要用于復習階段的課堂教學。

系列實驗一 二氧化碳的產生

一、創意來源

實驗室用簡易發生裝置制取二氧化碳，在選擇原料時，教師通常會演示實驗：在裝有大理石的2只燒杯中，分別倒入足量的稀鹽酸和稀硫酸，另一只裝有碳酸鈉固體粉末的燒杯中，倒入足量的稀鹽酸，對比產生氣泡的速度。實驗中，大理石和稀硫酸反應時只在固體表面緩慢產生少量氣泡，反應很快停止，現象不明顯，學生如果觀察不仔細，就會誤以為大理石不能與稀硫酸反應。碳酸鈉粉末與稀鹽酸反應過于劇烈，反應物的量少，現象消失速度過快；量多，液體易沖出容器口。為此，對此實驗做如下改進：

1. 將酸溶液染色，在酸液上方倒入一定高度的植物油。植物油主要起到的作用有：第一，油層可以使下層液體中反應產生的氣體，形成便于觀察的氣泡。當氣泡涌出速度較快時，會將有色液珠拖拽至油層后又落下，放大了實驗現象，增加了趣味性。第二，碳酸鈉與稀鹽酸反應劇烈，產生的氣泡附著在固體表面，可使固體所受浮力增大，上升至油層，減少與酸的接觸，使反應速度得到一定的控制。

2. 在錐形瓶口的橡膠塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個小氣球，防止二氧化碳直接排放至空氣中。

二、實驗用品

儀器： 250mL錐形瓶3只，單孔橡皮塞3只，鑷子，燒杯2只，玻璃棒等。

藥品：450mL植物油，塊狀大理石，塊狀碳酸鈉，200mL稀鹽酸，100mL稀硫酸，少許食用色素，氣球3只等。

三、裝置圖

四、實驗步驟及現象

1. 向瓶1中倒入100mL染色的稀硫酸，瓶2和瓶3中分別倒入100mL染色的稀鹽酸。

2. 在3個錐形瓶中各倒入150mL植物油。

3. 靜置分層后，依次向瓶2、瓶3和瓶1中加入1粒塊狀大理石，1塊碳酸鈉固體和1粒塊狀大理石。加入固體后立即塞緊橡皮塞。

五、設計特色

1. 本實驗利用一定高度的油層， 延長了氣泡存在的時間，可以清晰地對比3個反應產生二氧化碳氣體的差異。實驗現象明顯，趣味性強。

2. 植物油可以反復使用。

系列實驗二 二氧化碳的性質

一、創意來源

二氧化碳的性質，在《義務教育教科書·化學·九年級上冊》（人教版）的第六單元的課題3中，通過若干個演示實驗總結得出的。其中一個實驗為，在燒杯中固定2支高低不等的蠟燭，點燃后，將二氧化碳氣體慢慢倒入燒杯中[1]，該實驗成功率不高。另一個實驗為，取4朵用石蕊溶液染成紫色的干燥小花，其中3朵分別接觸稀醋酸、水、二氧化碳，1朵噴水后接觸二氧化碳，變色后再用吹風機烘干[2]，該實驗準備工作量大。這兩個實驗在同一課時，演示時間較長。為此，對此實驗做如下改進：將這兩個實驗體現出的二氧化碳的性質揉合到一個實驗中，縮短演示時間，培養學生多方位觀察現象、綜合分析問題的能力，還適合用于單元復習課教學。

二、實驗用品

儀器：集氣瓶（250mL）2只，燃燒匙，水槽等。

藥品：二氧化碳2瓶，空氣2瓶，玻璃片4片，噴壺，蠟燭，火柴，藍色石蕊試紙，水等。

三、裝置圖

四、實驗步驟及現象

1. 在收滿二氧化碳的2個集氣瓶口，分別蓋上貼有干燥藍色石蕊試紙和濕潤藍色石蕊試紙的玻璃片。

2. 將裝有二氧化碳和空氣的集氣瓶如圖所示放置，抽出兩個集氣瓶間的玻璃片，觀察試紙顏色。將玻璃片放置在空氣中。

3. 1分鐘后取下兩只裝空氣的集氣瓶，蓋好玻璃片，分別伸入燃著的蠟燭，觀察現象。

4. 再觀察玻璃片上的石蕊試紙顏色。

五、設計特色

1. 本實驗操作簡單，成功率高，節約演示時間。

2. 若把燃著的蠟燭換為帶火星的木條，可用相似的方法證明氧氣密度比空氣大。

3.實驗現象除了體現二氧化碳的相關知識以外，還可運用分子是不斷運動的，不同種分子一般化學性質不同等相關知識來解釋，將宏觀現象與微觀本質相聯系，培養學生透過現象看本質的能力。

系列實驗三 二氧化碳的消失和再現

一、創意來源

二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應時沒有明顯現象，為了證明兩者確實可以反應，通常教師會準備2套相同的密閉裝置，收滿二氧化碳后，分別加入等體積的氫氧化鈉溶液和水，使裝置內壓強減小，比較壓強減小的幅度；或者用過量的酸檢驗二者混合后的溶液中有碳酸鹽。本實驗合二為一，裝置簡易，培養學生一題多解、多路思考的發散思維能力，可用于酸、堿、鹽的復習教學。

二、實驗用品

儀器： 1.25L軟質塑料瓶、60mL注射器1支等。

藥品：氫氧化鈉固體、無色酚酞溶液、稀硫酸溶液40mL、水300mL、二氧化碳、蠶繭、細線等。

三、裝置圖

四、實驗步驟及現象

1. 向裝滿二氧化碳的軟質塑料瓶中，倒入300mL滴有無色酚酞試液的水，把裝有氫氧化鈉固體的蠶繭，用細線吊在瓶口內，立即旋緊瓶塞，振蕩。塑料瓶略有收縮。

2. 反復倒轉瓶身，振蕩，溶液變紅，塑料瓶進一步變癟。

3. 將注射器中的稀硫酸溶液注入瓶中，振蕩，溶液褪色，溶液中有許多小氣泡，過一會兒，塑料瓶鼓起。

五、設計特色

1. 本實驗操作方便，裝置簡單且可以多次反復使用，實驗現象明顯。

2. 從不同角度，通過對比，使學生認識到氫氧化鈉能與二氧化碳反應，對該反應一般要在溶液中進行，反應的產物中有碳酸鹽，有了直觀的深刻印象。

3. 培養學生全面觀察、分析實驗現象的能力。

參考文獻

[1] 王晶、鄭長龍主編.義務教育教科書·化學·九年級上冊.北京：人民教育出版社，2012（117）

[2] 王晶、鄭長龍主編.義務教育教科書·化學·九年級上冊.北京：人民教育出版社，2012（118）

[3] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準（2011年版）.北京：北京師范大學出版社，2011

[4] 楊劍春主編.初中化學教學建議.南京：南京師范大學出版社，2009

[5] 楊劍春主編.課程標準的教學解析和實施建議·化學·九年級.南京：江蘇教育出版社，2012

[6] 蔡亞萍主編.中學化學實驗設計與教學論.杭州：浙江教育出版社，2005